CN103102711A

CN103102711A - 一种改善pn固化板材孔铜分离的方法

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Publication number: CN103102711A
Application number: CN2013100329495A
Authority: CN
Inventors: 王立峰; 方东炜; 吴小连
Original assignee: Shengyi Technology Co Ltd
Current assignee: Shengyi Technology Co Ltd
Priority date: 2013-01-28
Filing date: 2013-01-28
Publication date: 2013-05-15

Abstract

本发明公开了一种改善PN固化板材孔铜分离的方法，所述方法通过在形成PN固化板材的树脂胶液中添加无机填料以使孔壁树脂形成蜂窝状结构实现，以树脂胶液的质量为100wt%计，所述无机填料的加入量为5~60wt%。本发明在形成PN固化板材的树脂胶液中添加有无机填料，无机填料在咬蚀过程中脱落，然后PHT铜沉积在无机填料脱落后所形成的空洞位置，使PN固化板材在孔壁树脂上形成明显的蜂窝状结构，这种蜂窝状结构显著提高了孔铜结合力，改善了PN固化板材孔铜分离的现象。

Description

一种改善PN固化板材孔铜分离的方法

技术领域

本发明属于覆铜板技术领域，具体涉及一种改善PN固化板材孔铜分离的方法。

背景技术

孔壁分离（也称，孔铜分离）是PCB及PCBA热处理过程中，电镀通孔的孔壁铜与基材出现分离的一种缺陷，一旦出现将给PCB下游埋下可靠性隐患。如在PCB下游客户或终端因此缺陷出现可靠性问题，将给PCB生产厂家带来不利影响并伴随着巨额赔偿。所以孔壁分离问题一直困扰着PCB厂家及相关供应商并倍受关注。

PN固化体系的板材，即酚醛固化板材，是目前最常见的无铅化板材。印制电路板及终端插件厂经常反馈PN固化体系的板材出现孔铜分离现象，通过研究，发现其出现孔铜分离的原因主要在于：PN固化体系的板材完全固化后交联密度较大，耐化学性较强，Desmear药水难以咬蚀，咬蚀后树脂位置是块状结构，PHT铜与基材的结合力的接触面积少，结合力低。而DICY固化体系的板材，对其进行电镜分析，如图1所示，可以看见，咬蚀后的DICY固化体系的板材在孔壁的树脂形成了蜂窝状结构，比表面积大，提高了PHT铜与基材的接触面积，提高了PHT铜与基材的结合力。对PN体系固化的板材咬蚀后，在电镜的观察下，其孔壁的树脂基本是块状，很光滑，如图2所示。孔壁树脂很光滑，其比表面积小，PHT铜与基材的接触面积少，两者结合力低，因此，PN固化体系的板材容易出现孔铜分离现象。

为了解决PN固化体系的板材容易出现孔铜分离的现象，科研人员对其进行了大量研究。

现有技术中为了在基材表面形成微观上的粗糙表面，得到较大的“比表面积”，绝大部分是通过调节咬蚀的工艺参数，通过考察“咬蚀量”以及观察其咬蚀后的效果，看孔壁基材是否得到“比表面积”非常大的微观粗糙面。

无铅材料的树脂大都具有更高交联密度和更复杂的化学空间网络矩阵，因此，也具有更高的耐化性，意味着咬蚀将更加困难，即在孔壁得到比表面积大的粗糙面也将更加困难。而针对无铅高T_g材料，一味的加强咬蚀并不能得到想要的效果，反而适得其反，使孔壁变得更加光滑，不利于孔壁铜与基材结合，埋下孔铜分离的隐患。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种改善PN固化板材孔铜分离的方法，为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种改善PN固化板材孔铜分离的方法，所述方法通过在形成PN固化板材的树脂胶液中添加无机填料以使孔壁树脂形成蜂窝状结构实现，以树脂胶液的质量为100wt%计，所述无机填料的加入量为5~60wt%。

在PCB制备过程中，咬蚀是利用药水对PN固化板材的孔进行溶胀、咬蚀、清洗的过程。无机填料在咬蚀过程中脱落，然后PHT铜沉积在无机填料脱落后所形成的空洞位置，使PN固化板材在孔壁树脂形成明显像DICY固化板材一样的蜂窝状结构，这种蜂窝状结构可以显著提高孔铜结合力，改善PN固化板材孔铜分离的现象。

无机填料量太少，无法形成蜂窝状结构；无机填料量太大，无机填料在咬蚀过程中脱落，造成大面积的空洞，PHT铜沉积后无法形成蜂窝状结构。

以树脂胶液的质量为100wt%计，所述无机填料的加入量为10~60wt%，优选20~50wt%，进一步优选30~40wt%，最优选30wt%。以树脂胶液的质量为100wt%计，所述无机填料的加入量例如为14wt%、18wt%、22wt%、26wt%、31wt%、36wt%、37wt%、42wt%、47wt%、49wt%、53wt%、57wt%、59wt%。

所述无机填料选自二氧化硅、氮化硼、氢氧化铝、勃姆石、滑石粉、粘土、云母、硫酸钡、碳酸钙、氢氧化镁、硅微粉或硼酸锌的任意一种或者至少两种的混合物，所述混合物例如二氧化硅和氮化硼的混合物，氢氧化铝和勃姆石的混合物，滑石粉和粘土的混合物，云母和氮化硼的混合物，硫酸钡和碳酸钙的混合物，氢氧化镁和硅微粉的混合物，硼酸锌和二氧化硅的混合物，二氧化硅、氮化硼和氢氧化铝的混合物，勃姆石、滑石粉和粘土的混合物，云母、勃姆石和硫酸钡的混合物，碳酸钙、氢氧化镁和硅微粉的混合物，优选硅微粉、滑石粉或氢氧化铝中的任意一种或者至少两种的混合物。

所述无机填料的形状为块状或/和类球形。在树脂胶液中添加一定形状和一定比例的无机填料后，咬蚀后孔壁树脂可以形成明显的蜂窝状结构，显著地改善PN固化板材孔铜分离的现象。

所述无机填料的粒径为3~20μm，例如4μm、6μm、8μm、9μm、11μm、13μm、15μm、17μm、19μm，优选3~10μm。

一种改善PN固化板材孔铜分离的方法，所述方法通过在形成PN固化板材的树脂胶液中添加无机填料以使孔壁树脂形成蜂窝状结构实现，以树脂胶液的质量为100wt%计，所述无机填料的加入量为5~60wt%，所述无机填料的形状为块状或/和类球形，所述无机填料的粒径为3~10μm。在PN固化板材里面添加粒径为3~10μm的块状或/和类球形填料，咬蚀后在孔壁树脂形成明显的蜂窝状结构，这种蜂窝状结构能显著加强孔铜结合力。

一种改善PN固化板材孔铜分离的方法，所述方法通过在形成PN固化板材的树脂胶液中添加无机填料以使孔壁树脂形成蜂窝状结构实现，以树脂胶液的质量为100wt%计，所述无机填料的加入量为20~50wt%，所述无机填料的形状为块状或/和类球形，所述无机填料的粒径为3~10μm。孔壁与PHT铜的结合力明显提高，改善了孔铜分离的问题。

一种改善PN固化板材孔铜分离的方法，所述方法通过在形成PN固化板材的树脂胶液中添加无机填料以使孔壁树脂形成蜂窝状结构实现，以树脂胶液的质量为100wt%计，所述无机填料的加入量为30wt%，所述无机填料的形状为块状或/和类球形，所述无机填料的粒径为3~10μm。孔壁与PHT铜的结合力明显提高，改善了孔铜分离的问题。

本发明的目的之二在于提供一种PN固化板材，所述PN固化板材的孔壁树脂为蜂窝状结构，所述蜂窝状结构的孔隙率为10~40%，例如12%、14%、16%、18%、20%、22%、24%、26%、28%、30%、32%、36%、38%。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明在形成PN固化板材的树脂胶液中添加有无机填料，无机填料在咬蚀过程中脱落，然后PHT铜沉积在无机填料脱落后所形成的空洞位置，使PN固化板材在孔壁树脂上形成明显的蜂窝状结构，这种蜂窝状结构显著提高了孔铜结合力，改善了PN固化板材孔铜分离的现象。

附图说明

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

图1：咬蚀后的DICY固化板材的孔壁扫描电镜图；

图2：咬蚀后的PN固化板材的孔壁扫描电镜图；

图3：咬蚀后的添加10wt%无机填料的PN固化板材的孔壁扫描电镜图；

图4：咬蚀后的添加20wt%无机填料的PN固化板材的孔壁扫描电镜图；

图5：咬蚀后的添加30wt%无机填料的PN固化板材的孔壁扫描电镜图；

图6：咬蚀后的PN固化板材的孔壁示意图：1-咬蚀后的未添加无机填料的PN固化板材的孔壁示意图；2-咬蚀后的添加5~10%无机填料的PN固化板材的孔壁示意图；3-咬蚀后的添加30~50%无机填料的PN固化板材的孔壁示意图。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：

实施例1

一种改善PN固化板材孔铜分离的方法，所述方法通过在形成PN固化板材的树脂胶液中添加氢氧化铝实现，以树脂胶液的质量为100wt%计，所述氢氧化铝的加入量为5wt%，所述氢氧化铝的形状为块状，所述氢氧化铝的粒径为3~10μm。所述PN固化板材的孔壁树脂为蜂窝状结构，所述蜂窝状结构的孔隙率为10%，孔壁与PHT铜的结合力明显提高，改善了孔铜分离的问题。

实施例2

一种改善PN固化板材孔铜分离的方法，所述方法通过在形成PN固化板材的树脂胶液中添加硅微粉实现，以树脂胶液的质量为100wt%计，所述硅微粉的加入量为60wt%，所述硅微粉的形状为类球形，所述硅微粉的粒径为10~20μm。所述PN固化板材的孔壁树脂为蜂窝状结构，所述蜂窝状结构的孔隙率为40%，孔壁与PHT铜的结合力明显提高，改善了孔铜分离的问题。

实施例3

一种改善PN固化板材孔铜分离的方法，所述方法通过在形成PN固化板材的树脂胶液中添加滑石粉实现，以树脂胶液的质量为100wt%计，所述滑石粉的加入量为30wt%，所述滑石粉的形状为块状，所述滑石粉的粒径为3~10μm。所述PN固化板材的孔壁树脂为蜂窝状结构，所述蜂窝状结构的孔隙率为20%，孔壁与PHT铜的结合力明显提高，改善了孔铜分离的问题。

实施例4

一种改善PN固化板材孔铜分离的方法，所述方法通过在形成PN固化板材的树脂胶液中添加云母实现，以树脂胶液的质量为100wt%计，所述云母的加入量为30wt%，所述云母的形状为块状，所述云母的粒径为3~10μm。所述PN固化板材的孔壁树脂为蜂窝状结构，所述蜂窝状结构的孔隙率为15%，孔壁与PHT铜的结合力明显提高，改善了孔铜分离的问题。

实施例5

一种改善PN固化板材孔铜分离的方法，所述方法通过在形成PN固化板材的树脂胶液中添加勃姆石实现，以树脂胶液的质量为100wt%计，所述勃姆石的加入量为40wt%，所述勃姆石的形状为块状，所述勃姆石的粒径为3~10μm。所述PN固化板材的孔壁树脂为蜂窝状结构，所述蜂窝状结构的孔隙率为18%，孔壁与PHT铜的结合力明显提高，改善了孔铜分离的问题。

实施例6

一种改善PN固化板材孔铜分离的方法，所述方法通过在形成PN固化板材的树脂胶液中添加滑石粉实现，以树脂胶液的质量为100wt%计，所述滑石粉的加入量为50wt%，所述滑石粉的形状为块状，所述滑石粉的粒径为3~10μm。所述PN固化板材的孔壁树脂为蜂窝状结构，所述蜂窝状结构的孔隙率为35%，孔壁与PHT铜的结合力明显提高，改善了孔铜分离的问题。

选择实施例1~6得到的PN固化板材，制备PCB板。观测板厚为3.0mm的PCB板的孔径为1.0mm、2.0mm、3.0mm、4.0mm、5.0mm、6.0mm的孔的表现，以及Φ1.6mm×6.4mm槽型孔的孔铜分离情况。结果如下表所示：

孔铜分离情况，采用对孔进行竖磨切片观察得知，其孔铜与孔壁发生分离为NG，孔铜与孔壁结合良好为OK。

本发明在形成PN固化板材的树脂胶液中添加了不同形状和不同含量的无机填料，无机填料在咬蚀过程中脱落，然后PHT铜沉积在无机填料脱落后所形成的空洞位置，孔壁树脂上形成明显的蜂窝状结构，蜂窝状结构的比表面积明显增大，显著提高了孔铜结合力，改善了PN固化板材孔铜分离的现象。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims

1.一种改善PN固化板材孔铜分离的方法，所述方法通过在形成PN固化板材的树脂胶液中添加无机填料以使孔壁树脂形成蜂窝状结构实现，以树脂胶液的质量为100wt%计，所述无机填料的加入量为5~60wt%。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，以树脂胶液的质量为100wt%计，所述无机填料的加入量为10~60wt%，优选20~50wt%，进一步优选30~40wt%，最优选30wt%。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述无机填料选自二氧化硅、氮化硼、氢氧化铝、勃姆石、滑石粉、粘土、云母、硫酸钡、碳酸钙、氢氧化镁、硅微粉或硼酸锌的任意一种或者至少两种的混合物，优选硅微粉、滑石粉或氢氧化铝中的任意一种或者至少两种的混合物。

4.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述无机填料的形状为块状或/和类球形。

5.如权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，所述无机填料的粒径为3~20μm，优选3~10μm。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法通过在形成PN固化板材的树脂胶液中添加无机填料以使孔壁树脂形成蜂窝状结构实现，以树脂胶液的质量为100wt%计，所述无机填料的加入量为5~60wt%，所述无机填料的形状为块状或/和类球形，所述无机填料的粒径为3~10μm。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法通过在形成PN固化板材的树脂胶液中添加无机填料以使孔壁树脂形成蜂窝状结构实现，以树脂胶液的质量为100wt%计，所述无机填料的加入量为20~50wt%，所述无机填料的形状为块状或/和类球形，所述无机填料的粒径为3~10μm。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法通过在形成PN固化板材的树脂胶液中添加无机填料以使孔壁树脂形成蜂窝状结构实现，以树脂胶液的质量为100wt%计，所述无机填料的加入量为30wt%，所述无机填料的形状为块状或/和类球形，所述无机填料的粒径为3~10μm。

9.一种PN固化板材，其特征在于，所述PN固化板材的孔壁树脂为蜂窝状结构，所述蜂窝状结构的孔隙率为10~40%。